#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

#include "math.h"
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;  /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */

typedef char VertexType; /* 顶点类型应由用户定义 */
typedef int EdgeType;    /* 边上的权值类型应由用户定义 */

#define MAXSIZE 9 /* 存储空间初始分配量 */
#define MAXEDGE 15
#define MAXVEX 9

typedef struct
{
    VertexType vexs[MAXVEX];      /* 顶点表 */
    EdgeType arc[MAXVEX][MAXVEX]; /* 邻接矩阵，可看作边表 */
    int numVertexes, numEdges;    /* 图中当前的顶点数和边数 */
} MGraph;

/* 用到的队列结构与函数********************************** */

/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
    int data[MAXSIZE];
    int front; /* 头指针 */
    int rear;  /* 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置 */
} Queue;

/* 初始化一个空队列Q */
Status InitQueue(Queue *Q)
{
    Q->front = 0;
    Q->rear = 0;
    return OK;
}

/* 若队列Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status QueueEmpty(Queue Q)
{
    if (Q.front == Q.rear) /* 队列空的标志 */
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}

/* 若队列未满，则插入元素e为Q新的队尾元素 */
Status EnQueue(Queue *Q, int e)
{
    if ((Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front) /* 队列满的判断 */
        return ERROR;
    Q->data[Q->rear] = e;              /* 将元素e赋值给队尾 */
    Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE; /* rear指针向后移一位置， */
                                       /* 若到最后则转到数组头部 */
    return OK;
}

/* 若队列不空，则删除Q中队头元素，用e返回其值 */
Status DeQueue(Queue *Q, int *e)
{
    if (Q->front == Q->rear) /* 队列空的判断 */
        return ERROR;
    *e = Q->data[Q->front];              /* 将队头元素赋值给e */
    Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE; /* front指针向后移一位置， */
                                         /* 若到最后则转到数组头部 */
    return OK;
}
/* ****************************************************** */

void CreateMGraph(MGraph *G)
{
    int i, j;

    G->numEdges = 15;
    G->numVertexes = 9;

    /* 读入顶点信息，建立顶点表 */
    G->vexs[0] = 'A';
    G->vexs[1] = 'B';
    G->vexs[2] = 'C';
    G->vexs[3] = 'D';
    G->vexs[4] = 'E';
    G->vexs[5] = 'F';
    G->vexs[6] = 'G';
    G->vexs[7] = 'H';
    G->vexs[8] = 'I';

    for (i = 0; i < G->numVertexes; i++) /* 初始化图 */
    {
        for (j = 0; j < G->numVertexes; j++)
        {
            G->arc[i][j] = 0;
        }
    }

    G->arc[0][1] = 1;
    G->arc[0][5] = 1;

    G->arc[1][2] = 1;
    G->arc[1][8] = 1;
    G->arc[1][6] = 1;

    G->arc[2][3] = 1;
    G->arc[2][8] = 1;

    G->arc[3][4] = 1;
    G->arc[3][7] = 1;
    G->arc[3][6] = 1;
    G->arc[3][8] = 1;

    G->arc[4][5] = 1;
    G->arc[4][7] = 1;

    G->arc[5][6] = 1;

    G->arc[6][7] = 1;

    for (i = 0; i < G->numVertexes; i++)
    {
        for (j = i; j < G->numVertexes; j++)
        {
            G->arc[j][i] = G->arc[i][j];
        }
    }
}

Boolean visited[MAXVEX]; /* 访问标志的数组 */

/* 邻接矩阵的深度优先递归算法 */
void DFS(MGraph G, int i)
{
    int j;
    visited[i] = TRUE;
    printf("%c ", G.vexs[i]); /* 打印顶点，也可以其它操作 */
    for (j = 0; j < G.numVertexes; j++)
        if (G.arc[i][j] == 1 && !visited[j])
            DFS(G, j); /* 对为访问的邻接顶点递归调用 */
}

/* 邻接矩阵的深度遍历操作 */
void DFSTraverse(MGraph G)
{
    int i;
    for (i = 0; i < G.numVertexes; i++)
        visited[i] = FALSE; /* 初始所有顶点状态都是未访问过状态 */
    for (i = 0; i < G.numVertexes; i++)
        if (!visited[i]) /* 对未访问过的顶点调用DFS，若是连通图，只会执行一次 */
            DFS(G, i);
}

/* 邻接矩阵的广度遍历算法 */
void BFSTraverse(MGraph G)
{
    int i, j;
    Queue Q;
    for (i = 0; i < G.numVertexes; i++)
        visited[i] = FALSE;
    InitQueue(&Q);                      /* 初始化一辅助用的队列 */
    for (i = 0; i < G.numVertexes; i++) /* 对每一个顶点做循环 */
    {
        if (!visited[i]) /* 若是未访问过就处理 */
        {
            visited[i] = TRUE;        /* 设置当前顶点访问过 */
            printf("%c ", G.vexs[i]); /* 打印顶点，也可以其它操作 */
            EnQueue(&Q, i);           /* 将此顶点入队列 */
            while (!QueueEmpty(Q))    /* 若当前队列不为空 */
            {
                DeQueue(&Q, &i); /* 将队对元素出队列，赋值给i */
                for (j = 0; j < G.numVertexes; j++)
                {
                    /* 判断其它顶点若与当前顶点存在边且未访问过  */
                    if (G.arc[i][j] == 1 && !visited[j])
                    {
                        visited[j] = TRUE;        /* 将找到的此顶点标记为已访问 */
                        printf("%c ", G.vexs[j]); /* 打印顶点 */
                        EnQueue(&Q, j);           /* 将找到的此顶点入队列  */
                    }
                }
            }
        }
    }
}

int main(void)
{
    MGraph G;
    CreateMGraph(&G);
    printf("\n深度遍历：");
    DFSTraverse(G);
    printf("\n广度遍历：");
    BFSTraverse(G);
    return 0;
}
